许星长,伍宏环,黄文林,张鑫,黄佐华,张英佳

(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安)

燃烧化学反应动力学机理是理解燃料氧化过程中微观反应路径和燃料燃烧过程中污染物形成机制的重要手段,同时也是燃烧室计算流体力学仿真的必要化学反应源项,构建燃烧宏微观信息保真的反应动力学模型对燃料释热描述和污染物预测十分关键。正庚烷十六烷值为56,与柴油接近,常用于构建实际燃油模型替代物[1]。众所周知,与小分子活性自由基相关的链分支和链传播反应在很大程度上决定了碳氢燃料的初始氧化[2],其中OH基作用的燃料消耗反应占比较高,因此正庚烷氧化过程OH基浓度时程的准确测量对于正庚烷动力学模型的微观尺度验证与优化有重要意义。

激波管吸收光谱诊断技术是定量捕获燃料氧化进程瞬态自由基浓度时程的主流手段,目前国际上利用该技术开展OH基浓度定量测量工作的小组十分有限,主要有斯坦福大学Hanson小组和阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)Farooq小组[1-6]。国内学者主要利用平面激光诱导荧光技术(PLIF)定性测量燃料燃烧过程OH基浓度[7-9],尚未发现OH基浓度定量测量工作。

尽管文献中已有正庚烷氧化OH基浓度时程实验数据,但数据覆盖的温度、浓度范围较窄,尚未形成宽工况数据集验证效果,且未考虑激波管非理想物理效应对吸收光谱诊断的影响。鉴于此,本文采用反射激波结合紫外光谱吸收诊断方法,开展宽温度工况正庚烷氧化过程中OH基浓度实验测量,分析入射激波边界层引起的反射激波压力抬升对OH基浓度诊断的影响,以及较低温度下现有模型预测OH基浓度的适用性。……